(57)【要約】【課題】プラズマディスプレイパネルなどの希ガス放電素子に使用する蛍光体の経時的な輝度の低下を抑制する。【解決手段】希ガス放電で発生する真空紫外線によって励起・発光する蛍光体であって、この蛍光体は、蛍光体の粒子１６の表面をガラス材料で被覆することにより形成された被覆層１７を有する希ガス放電素子用蛍光体である。この希ガス放電素子用蛍光体を用いて、プラズマディスプレイパネルなどの希ガス放電素子の蛍光体層を形成することにより、経時的な輝度低下が抑制され、希ガス放電素子の品質向上を図ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガス放電で発生する真空紫外線によって励起・発光する蛍光体であって、前記蛍光体は、その粒子表面をガラス材料で被覆することにより形成された被覆層を有することを特徴とする希ガス放電素子用蛍光体。
【請求項２】
ガラス転移温度が６００℃以下のガラス材料を用いて被覆層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電素子用蛍光体。
【請求項３】
被覆層の厚みが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の希ガス放電素子用蛍光体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体による蛍光体層を形成した希ガス放電素子。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体による蛍光体層を形成したプラズマディスプレイパネル。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体による蛍光体層を形成した蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、希ガス放電素子、主にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に用いられる希ガス放電素子用蛍光体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
希ガス放電素子としては、ＰＤＰや蛍光ランプ等のデバイスがある。希ガス放電素子の一例であるＰＤＰは平面薄型の画像表示装置であり、軽量なことから壁掛けや卓上など設置自由度が高く、その応用分野が拡大してきている。また、その他の希ガス放電素子として、環境に悪影響を及ぼす水銀を使用せず、希ガスから発せられる真空紫外線により蛍光体を励起・発光させる蛍光ランプが開発されている。
【０００３】
例えばＰＤＰでは、希ガス放電で発生する真空紫外線でＲ，Ｇ，Ｂ三色の蛍光体を励起・発光させることにより可視光に変換し、カラー画像を表示している。ＰＤＰで用いられる各色の蛍光体には、例えば、青色蛍光体としてユウロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）があり、赤色蛍光体としてユウロピウム付活ホウ酸イットリウムガドリニウム（（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ）があり、緑色蛍光体としてマンガン付活珪酸亜鉛（Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ）がある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３６８９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＰＤＰでは１４７ｎｍという非常に短い波長の真空紫外線によって蛍光体を励起・発光させているので、蛍光体へのダメージが大きく蛍光体が劣化する。すなわち、蛍光体が真空紫外線に晒されることにより、蛍光体の表面層が紫外線エネルギーによって破壊される。そのために、蛍光体結晶中にダングリングボンドや欠陥が生じ、無輻射緩和確率が増加することによって蛍光体の発光効率が低下し輝度が低下することになる。
【０００６】
このような蛍光体が劣化する現象はＰＤＰの点灯中に経時的に発生しており、特に青色の蛍光体が赤色の蛍光体および緑色の蛍光体と比較して劣化しやすく、ＰＤＰのデバイスとしての寿命を低下させる一因となっている。また、このような蛍光体の劣化現象は、ＰＤＰのみならず真空紫外線により蛍光体を励起・発光させるデバイスにおいて発生するものであり、共通の課題である。
【０００７】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、希ガス放電素子に使用する蛍光体の経時的な輝度の低下を抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、希ガス放電で発生する真空紫外線によって励起・発光する蛍光体であって、前記蛍光体は、その粒子表面をガラス材料で被覆することにより形成された被覆層を有することを特徴とする希ガス放電素子用蛍光体である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１０】
はじめに希ガス放電素子の一例であるＰＤＰの構成について説明する。図１はＡＣ型ＰＤＰの一部を切り欠いて示す斜視図である。このＰＤＰは図１に示すように、前面パネル１と背面パネル２とを対向配置してそれらの間に放電空間３を形成し、放電空間３にネオンおよびキセノンなどの希ガスからなる放電ガスを封入して構成されている。
【００１１】
前面パネル１は次のような構成である。すなわち、ガラス製の基板である前面基板４上に、ストライプ状の走査電極５とストライプ状の維持電極６とからなる表示電極７を複数形成し、隣接する表示電極７の間に遮光層８を形成している。そして、表示電極７および遮光層８を覆うように誘電体層９を形成し、誘電体層９上に保護層１０を形成している。
【００１２】
また、背面パネル２は次のような構成である。すなわち、ガラス製の基板である背面基板１１上に、走査電極５および維持電極６と直交するようにストライプ状のアドレス電極１２を複数形成し、アドレス電極１２を覆うように電極保護層１３を形成している。そして、この電極保護層１３上であってアドレス電極１２の間に位置するように、アドレス電極１２と平行な隔壁１４を設け、隔壁１４の間に赤色、緑色および青色の蛍光体層１５を順次形成している。各色の蛍光体層１５は、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕである赤色蛍光体、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎである緑色蛍光体およびＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕである青色蛍光体を用いてそれぞれ形成されている。
【００１３】
このＰＤＰは表示面側である前面パネル１側から表示画像を見るようになっており、表示電極７を構成する走査電極５と維持電極６との間での希ガス放電により発生する真空紫外線によって蛍光体層１５が可視発光し、カラー表示を行うものである。
【００１４】
本実施の形態のＰＤＰにおける青色の蛍光体層１５を構成する青色蛍光体は、図２に示すように、蛍光体の粒子１６の表面をガラス材料で被覆することにより形成された被覆層（ガラス被覆層）１７を有しており、蛍光体の粒子１６の表面全体をガラス被覆層１７によって均一に被覆されている。ＰＤＰの動作中には、放電空間３において放電を発生させており、この放電に伴って発生する真空紫外線やイオンから衝撃を受けることによって青色蛍光体の発光部分が劣化することを、ガラス被覆層１７によって緩和することができる。このため、経時的に劣化していた蛍光体、特に青色蛍光体の輝度低下を抑制することができ、良質の表示を長時間維持することができ、ＰＤＰのデバイスとしての寿命を向上させることができる。
【００１５】
次に、ＰＤＰの青色の蛍光体層１５に用いる蛍光体材料として一般的に使用されているアルミン酸塩蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）を例として、蛍光体の製造工程について説明するが、以下に示す例により蛍光体組成が限定されるものではない。
【００１６】
図３は蛍光体の製造工程を示したものである。図３に示すように、まず、蛍光体を製造するための蛍光体原料である炭酸バリウム（ＢａＣＯ３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）、酸化アルミニウム（α−Ａｌ２Ｏ３）および酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を所定量秤量して調合する（原料調合工程）。酸化ユーロピウムは付活材となる。次に、調合した蛍光体原料に適量のフラックス（ＡｌＦ３やＭｇＦ２など）を加えてボールミルで混合する（混合工程）。その後、１４００℃〜１７００℃で所定時間、例えば２時間、還元雰囲気（Ｈ２／Ｎ２）中で焼成する（焼成工程）。
【００１７】
以上の各工程を経ることにより作製された蛍光体は、蛍光体粒子が焼結した状態の蛍光体粒子群となっている。そこで、焼結した蛍光体粒子を結晶性が損なわれない程度に乳鉢やボールミル等を用いて解砕し、凝集している蛍光体粒子をほぐす（解砕工程）。この解砕工程の後、蛍光体粒子の表面をガラス材料で被覆する工程（被覆工程）を行うことにより、蛍光体が得られる。
【００１８】
次に、蛍光体粒子の表面をガラス材料で被覆する方法について説明する。ここでは、被覆方法の一例としてゾル−ゲル法について説明するが、この被覆方法は一例であって本発明を限定するものではない。
【００１９】
ゾル−ゲル法は、溶液から出発し、溶液→ゾル→ゲルの変化に基づいて材料を合成する方法であり、特に、多様な金属アルコキシドを出発原料として用いた低温での作製が可能なガラス作製方法である。ここで、使用するガラス材料としては限定するものではないが、６００℃以下の比較的低温のガラス転移温度を有する（ＰｂＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３）あるいは（ＰｂＯ−Ｐ２Ｏ５−ＳｎＦ２）に代表される低融点ガラス材料を用いればよい。
【００２０】
図３に示す原料調合工程から解砕工程までを経て得られた蛍光体を金属アルコキシド溶液（ＲｎＳｉ（ＯＥｔ）４ｎ溶液（Ｒ＝Ｐｂ，Ｂ））と混合し、乾燥させる。その後、６００℃以下の温度で加熱することにより蛍光体の粒子表面にＲｎＳｉＯ４ｎ／２のガラス被覆層が形成される。このガラス被覆層の厚みは、金属アルコキシド溶液の濃度等の工程条件により制御することができる。
【００２１】
ここで、使用するガラス材料として上記のような低融点ガラス材料を用いることが好ましい。すなわち、青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）に対して６００℃より高い温度での加熱処理を行うと、青色蛍光体の付活材である２価ユウロピウムが３価に酸化される現象が特に顕著に表れるため、ユウロピウムが発光に寄与しなくなり、青色蛍光体の発光輝度が低下するが、低融点ガラス材料を用いることで２価ユウロピウムの酸化を抑制できるので、青色蛍光体の熱による輝度低下を抑制することができる。
【００２２】
以上のようにして作製された青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ）は、蛍光体粒子の表面にガラス被覆層が形成されている。他の組成の青色蛍光体、あるいは赤色蛍光体や緑色蛍光体についても同様の手法により、蛍光体粒子の表面にガラス被覆層を形成してもよい。
【００２３】
また、ＰＤＰや蛍光ランプ等の希ガス放電素子で励起光として使用する真空紫外線はガラス被覆層で吸収されることになり、ガラス被覆層が１００ｎｍよりも厚くなると、ガラス被覆層で被覆した蛍光体粒子に十分な励起エネルギーが到達せず、発光が極めて弱くなり実用的ではなくなる。このため、蛍光体の粒子表面を被覆するガラス被覆層の厚みは１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
次に、上記のようにして得られた青色蛍光体の寿命測定を行った。すなわち、粒子表面にガラス被覆層が形成された青色蛍光体（実施例）を深さ１ｍｍのホルダーに充填し、そのホルダーに波長１４６ｎｍエキシマランプを長時間照射することにより寿命測定を行った。また比較例として、実施例と同じ蛍光体原料を同じ量使用して、図３に示す原料調合工程から解砕工程までを経て得られた青色蛍光体を作製した後、被覆工程を行わずに得られた蛍光体を比較例の青色蛍光体とした。
【００２５】
図４に本発明の実施例と比較例の青色蛍光体の紫外線照射時間に対する輝度維持率を示す。曲線ａは実施例の場合の結果であり、曲線ｂは比較例の場合の結果である。本発明の実施例の青色蛍光体は比較例と比べ、概ね輝度維持率を約１０％向上することが確認できた。この輝度維持率の向上は、蛍光体粒子の表面に形成されたガラス被覆層によって蛍光体の発光部分が保護されることで蛍光体の劣化が抑制されたためである。なお、アルミン酸塩蛍光体だけでなく真空紫外線によって励起され発光する蛍光体について、本発明を適用して蛍光体の粒子表面にガラス被覆層を形成することにより、輝度維持率を向上させることができる。
【００２６】
次に、本発明の実施例の青色蛍光体を用いて蛍光体層を形成することにより実施例のＰＤＰを作製するとともに、比較例の青色蛍光体を用いて蛍光体層を形成することにより比較例のＰＤＰを作製した。ここで、緑色蛍光体としてＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎを用い、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕを用いた。
【００２７】
この実施例と比較例のＰＤＰについて寿命試験を行った結果を図５に示す。図５はＰＤＰの点灯時間に対する輝度維持率を示しており、曲線ｃは実施例の場合の結果であり、曲線ｄは比較例の場合の結果である。図５からわかるように、実施例のＰＤＰでは比較例のＰＤＰに比べて大幅に輝度維持率を向上させることができた。
【００２８】
ところで、ＰＤＰは幾度かの熱処理工程を経て製造される。通常、蛍光体層は、蛍光体とエチルセルロース等の樹脂およびターピネオール等の溶媒成分で構成されたペーストを印刷法等により基板上に塗布した後、５００℃程度の温度で焼成することにより樹脂成分を分解・焼成して形成される。また、蛍光体層を形成した後の工程では、パネルを封着する封着工程や、封着したパネル内部を排気する排気工程などで熱処理が行われるが、本発明では蛍光体粒子の表面全体をガラス被覆層によって均一に被覆しているため、上記のような熱処理を行う工程において蛍光体粒子が酸素に直接触れることがないので、蛍光体の付活材の酸化によって蛍光体が熱劣化することを抑制することができる。
【００２９】
次に、希ガス放電素子の一例である蛍光ランプの場合について説明する。前述した本発明の実施例と比較例の青色蛍光体を蛍光体層に用いて、希ガス放電を利用した蛍光ランプを作製した。緑色蛍光体および赤色蛍光体は一般的に使用されているものを用いた。すなわち、緑色蛍光体としてＹＢＯ３：Ｔｂを用い、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕを用いた。そして、実施例および比較例の青色蛍光体をそれぞれ用いた実施例および比較例の蛍光ランプについて寿命試験を行った。５０００時間点灯させた時点での光束維持率を測定したところ、実施例の蛍光ランプでは比較例の蛍光ランプに比べて光束維持率を約１０％向上させることができた。
【００３０】
なお、本実施の形態では青色蛍光体を例にして説明したが、希ガス放電で発生する真空紫外線によって励起・発光する蛍光体であれば、赤色蛍光体または緑色蛍光体についても本発明を適用することができ、本発明により真空紫外線による劣化が抑制された希ガス放電素子用蛍光体を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、蛍光体の粒子表面をガラス材料で被覆することで蛍光体の経時的な輝度の低下を抑制することができる。さらにこの蛍光体を用いた蛍光体層を有する希ガス放電素子の経時的な輝度低下が抑制され、希ガス放電素子の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの要部を示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態による青色蛍光体の断面図
【図３】本発明の一実施の形態による青色蛍光体の製造工程のフローチャート
【図４】本発明の実施例と比較例の青色蛍光体の紫外線照射時間に対する輝度維持率を示す図
【図５】本発明の実施例と比較例のプラズマディスプレイパネルの点灯時間に対する輝度維持率を示す図
【符号の説明】
１  前面パネル
２  背面パネル
１５  蛍光体層
１６  蛍光体の粒子
１７  被覆層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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